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JP2005518470A - 炭水化物−修飾ポリマー組成物及びその使用法 - Google Patents

炭水化物−修飾ポリマー組成物及びその使用法 Download PDF

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JP2005518470A JP2003571337A JP2003571337A JP2005518470A JP 2005518470 A JP2005518470 A JP 2005518470A JP 2003571337 A JP2003571337 A JP 2003571337A JP 2003571337 A JP2003571337 A JP 2003571337A JP 2005518470 A JP2005518470 A JP 2005518470A
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Abstract

本発明は、薬及び核酸等の他の活性剤を担持・輸送するための、シクロデキストリン成分で修飾されたポリエチレンイミン等の炭水化物−修飾ポリマー組成物を示す。上記組成物は又、これら薬剤を制御された状態で放出する炭水化物−修飾ポリマーキャリアとして開示される。本発明は又、その作用部位への薬のデリバリーを標的とする生物識別分子へ結合している炭水化物−修飾ポリマーキャリア組成物をも開示する。

Description

（本件の関連出願）本出願は、米国仮出願第６０／３５８８３０号（２００２年２月２２日出願）及び第６０／４１７７４７号（２００２年１０月１０日出願）を基礎とするものであり、それら明細書の全てをここで資料として使用する。
核酸を目的細胞中へ移動させることは遺伝子治療の根本である。しかし、充分な量の核酸を治療されるホストの細胞中へ挿入することを成功させることは問題の一つであった。この問題のため選択された手法の一つは、ウィルスベクター中、特にレトロウィルス、アデノウィルス又はアデノ関連ウィルス中への核酸の組み込み（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）である。これらの系は、ウィルスにより行なわれる細胞挿入機構並びに劣化に対するそれらの防止機構の利点を有する。しかし、この手法は、特にホスト生物中で伝播可能な伝染性ウィルス粒子の製造の危険性、及びレトロウィルスベクターの場合の挿入的突然変異の危険性の欠点がある。更に、治療用又はワクチン用遺伝子のウィルスゲノム中への挿入能力は限られている。
更にどの場合でも、遺伝子治療に使用できるウィルスベクターの開発は、欠損ウィルス用及び相補性セルライン用の複雑な技術を使用する必要がある。
又、他の手法（WolfらScience247、1465-68、1990；DavisらProc.Natl.Acad.Sci.USA 93、7213-18、1996）は、筋肉内又は血流中へプラスミド性の核酸を、場合によっては蛋白質、リポソーム、荷電した脂質、又はカチオン性ポリマー（in vitroで良いトランスフェクション剤であるポリエチレンイミン等）等のそのトランスフェクションを促進するための化合物と組み合わせて導入することからなる（BehrらProc.Natl.Acad.Sci.USA 86、6982-6、1989；FelgnerらProc.Natl.Acad.Sci.USA 84、7413-7、1987；BoussifらProc.Natl.Acad.Sci.USA 92、7297-301、1995）。
筋肉に関して、J.A.Wolffらによる最初の刊行物は（WolffらScience247、1465-1468、1990）、フリープラスミド体として注入されたＤＮＡを取り込む筋肉組織の能力を示したため、多くの著者がこの手法を改良しようとした（Manthorpeら、1993、Human Gene Ther.4、419-431；Wolffら、1991、BioTechniques、11、474-485）。これらの試験から明らかになった手法は僅かであるが、特に下記が挙げられる：
ＤＮＡをビーズ上に吸着させ、それ（ビーズ）を次に組織上に噴射することによりＤＮＡを細胞中へ挿入させる機械的解決法の使用（遺伝子銃）（Sanders Williamsら、1991、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88、2726-2730；Fynanら、1993、BioTechniques 11、474-485）。これらの方法は、ワクチン接種手段として有効なことを示したが、組織の表層部分にしか効果がなかった。筋肉の場合、これらの使用は粒子が皮膚組織を通過しないため、筋肉へ到達させるために外科的手法が必要である；
フリープラスミド体ではなく、複合物の細胞中への進入を促進する媒体（vehicle）として作用することの出来る分子と組み合わせたＤＮＡの注入。しかし、他のトランスフェクション法で多く使用されるカチオン性脂質は、試験されたものがみなトランスフェクションを阻害することが発見されたために、今や期待はずれであることが判明した（Schwartzら、1996、Gene Ther.3、405-411）。同様なことはカチオン性ペプチド及びポリマーにも言える（Manthorpeら、1993、Human Gene Ther.4、419-431）。唯一の好ましい組み合わせは、ポリ（ビニルアルコール）又はポリビニルピロリドンのＤＮＡとの混合である。しかし、これらの組み合わせによる増加は、単体で注入されたＤＮＡに比べてわずか１０未満のファクターしか示さない （Mumperら、1996、Pharmaceutical Research13、701-709）；並びに
ＤＮＡの拡散性及び／又は安定性を改良するため、又は核酸の進入の促進、例えば細胞増殖又は再生現象の誘発のための、溶液と共に注入される組織の予備処理（Davisら、1993、Human Gene Ther.4、151-159）。上記処理は、例えば局所麻酔剤、心臓毒性、血管収縮剤、エンドトキシン又は他の分子の使用を含む（Manthorpeら、1993、Human Gene Ther.4、419-431；Dankoら、1994、Gene Ther.1、114-121；Vitadelloら、1994、Human Gene Ther.5、11-18）。これら予備処理プロトコルはその管理が難しく、特にブピバカインは有効性を示すためには非常に致死量に近い投薬量の注入が必要とされる。拡散改良のための高浸透圧性スクロースの予備注入は、筋肉内のトランスフェクションレベルを増加させない（Davisら、1993）。
他の組織も、in vivoでプラスミドＤＮＡのみを、又は合成ベクターとの組み合わせで使用してトランスフェクションできる（Cotten及びWagner（1994）による知見、Current Opinion in BioTechnology 4、705；Gaoand Huang（1995）、Gene Ther.、2、710；Ledley（1995）、Human Gene Ther.6、1129）。研究された主要組織は、肝臓、気道上皮、血管壁、中枢神経系及び腫瘍であった。最近、血管壁中へのプラスミドＤＮＡのトランスファーについて幾つかの期待できる結果が得られたが（Iiresら（1996）Human Gene Ther.7、959及び989）、これら全ての組織では、導入遺伝子の発現レベルは非常に低く、治療への適用は期待できないことが判明した（例えば肝臓中、Chaoら（1996）Human Gene Ther.7、901）。脳中でのトランスファー効率は、腫瘍中と同様に非常に低い（Schwartzら1996、Gene Ther.3、405；Luら1994、Cancer Gene Ther.1、245；SonらProc.Natl.Acad.Sci.USA 91、12669）。
例えば、本発明は炭水化物−修飾ポリ（エチレンイミン）（ＰＥＩ）等の炭水化物−修飾ポリカチオン性ポリマーを提供することにより、改良されたトランスフェクション方法の要求を満たすものである。又、本発明は、炭水化物のより高度の修飾（即ち、ポリマーサブユニット当り炭水化物成分のより高い平均数）はポリ（エチレンイミン）等のポリカチオン性ポリマーの毒性を低下させる一方、炭水化物のより低度の修飾は一般的に効率の良いトランスフェクション割合を得やすいことの新たな知見に関する。
従って、本発明の炭水化物修飾の程度は、標的細胞への効率の良いトランスフェクション及び低い毒性を提供するように選択される、炭水化物−修飾ポリ（エチレンイミン）を提供する。更に、本発明の炭水化物−修飾ポリ（エチレンイミン）ポリマーは、直鎖状（非分岐の）ポリ（エチレンイミン）直鎖を有する。好ましくは、本発明は、シクロデキストリン修飾ポリ（エチレンイミン）等のシクロデキストリン修飾ポリカチオン性ポリマーを提供する。更に、本発明はこれらポリマーの製造方法を提供する。更に又、本発明は核酸（例えば、プラスミド又は他のベクター）等の治療薬、及び本発明の炭水化物−修飾ポリマーを含有する治療用組成物を提供する。本発明の治療用組成物の治療有効量を投与する治療方法も又ここで記載される。
それらの毒性プロファイルを改良するためポリマーを修飾するために使用できる炭水化物として、シクロデキストリン（ＣＤ）、アロース、アルトロース、グルコース、デキストロース、マンノース、グリセロース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース、フルクトース、プシコース、ソルボース、ラムノース、タガトース、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、リブロース、キシルロース、エリトロース、トレオース、エリトルロース、フコース、スクロース、ラクトース、マルトース、イソマルトース、トレハロース、セロビオース等が挙げられる。本発明のポリマーはシクロデキストリン成分及び／又はガラクトース成分で修飾されてもよい。
例えば、本発明は又；任意で医薬的に許容できる添加剤（賦形剤）と配合した；下記記載のシクロデキストリン修飾ポリエチレンイミン（ＣＤ−ＰＥＩ）等の炭水化物ポリマー；並びに、トランスフェクションシステムとして使用するためにポリマーを核酸と組み合わせるための使用説明書；を含有するキットに関する。使用説明書は、更に患者へ配合物を投与するための使用説明書を含んでもよい。
本発明は又、ここで記載されるポリマー又はキットを製造し；例えば核酸で患者をトランスフェクションして病状を治療するポリマー又はキットを使用するために健康管理事業者へ販売する；製薬ビジネス実施方法に関する。
更に、本発明は、ここで記載されるポリマー又はキットの販売用流通網を提供し；例えば核酸で患者をトランスフェクションする病状治療用ポリマー又はキットを使用するために患者又は医師へ使用説明資料を提供する；製薬ビジネス実施方法を提供する。
従って、本発明は、例えばシクロデキストリン成分等の炭水化物成分に結合しているポリ（エチレンイミン）を含有するポリマー（例えば、約１０以上、好ましくは５０以上の連続したエチレンイミンモノマーを含有するポリマー）に関する。ポリ（エチレンイミン）は分岐状ポリマーでも直鎖状ポリマーでもよい。シクロデキストリン成分は、ポリ（エチレンイミン）（ポリマー）へ共有結合してもよく、ポリ（エチレンイミン）（ポリマー）と包接化合物を介して結合しても良い（例えば、ポリマーがゲスト成分で共有的に修飾され、シクロデキストリン成分はこれら成分と包接化合物の形成を介して結合されている。）。例えば、少なくとも炭水化物成分の一部は、（ポリマー）内部の窒素（即ち、ポリマー鎖末端の１級アミノ基に対するポリマー直鎖中の窒素原子）でポリマーと結合している。本発明のポリマーは下記式の構造を有してもよい：
Figure 2005518470
 但し、Ｒはそれぞれの場合に独立して、Ｈ、低級アルキル、シクロデキストリン成分を含む成分；又は
Figure 2005518470
 但し、ｍはそれぞれの場合に独立して、１０を超える整数を表す。
ポリマー中のエチレンイミンユニットのシクロデキストリン成分に対する割合は、例えば約４：１〜２０：１、好ましくは約９：１〜２０：１である。
又、本発明は下記式の構造を有するポリマーに関する：
Figure 2005518470
 但し、Ｒはそれぞれの場合に独立して、Ｈ、低級アルキル、炭水化物成分を含む成分；又は
Figure 2005518470
 但し、ｍはそれぞれの場合に独立して、１０を超える整数を表す。
本発明のポリマーは直鎖状ポリマー（例えば、ＲはＨ、低級アルキル、又は炭水化物成分を含有する成分を表す。）でもよい。例えば、Ｒの約３〜１５％は炭水化物成分を含有する成分を表し、好ましくはガラクトース又はマンノース成分以外である。炭水化物成分として例えばシクロデキストリン成分が挙げられ、本質的にシクロデキストリン成分から構成されることが好ましい。例えば、Ｒの約３〜２５％がシクロデキストリン成分を含有する成分でもよい。
又、本発明は核酸と混合され及び／又は複合化された上記記載のポリマーを含有する組成物に関する。又、本発明は細胞をこれら組成物と接触させることを含む、核酸で細胞をトランスフェクションする方法に関する。
又、本発明は、上記ポリマー、及び核酸で細胞をトランスフェクションするために、そのポリマーを核酸と組み合わせる使用説明書を含有するキットに関する。
更に、本発明は、上記記載のポリマー又はキットの販売用流通網を提供し；病状治療用にポリマーを使用するために患者又は医師へ使用説明資料を提供することを含む；製薬ビジネス実施方法に関する。
又、本発明は、上記記載のポリマーを含有し、直径が５０〜１０００ｎｍである粒子に関する。このような粒子は更に核酸を含有してもよく、及び／又は、更にポリマーに結合しているシクロデキストリン成分との包接化合物を介して上記ポリマーと結合されているポリエチレングリコール鎖を含有してもよい。
Ｉ．概略
直鎖状及び分岐状ポリ（エチレンイミン）（ＰＥＩ）は、従来からin vitroトランスフェクションで使用されていた最も効率の良いカチオン性ポリマーの一種である。しかし、in vivo用途でのＰＥＩの使用は、配合困難性（塩での凝集）及びポリマーの毒性（Cholletら2001 J of Gene Med）のために限定されていた。ＰＥＩの配合条件の改良のための手法として、ポリマーのポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）によるグラフト化、及びポリプレックス（ｐｏｌｙｐｌｅｘ：カチオン性高分子複合体）のＰＥＧによるグラフト化が挙げられる（Ogrisら1999 Gene Ther.6:595-605；及びErbacherら1999 J of Gene Med 1:210-222）。しかし、ＰＥＩ−ＰＥＧは、ＤＮＡを小さな、球状粒子へ凝縮（condense）することはできず、ポリプレックスのＰＥＧによるグラフトは制御及び規模拡大が困難であった。従って、従来のin vivoでのＰＥＩ系では、全身的な（systemic）デリバリーは期待できなかった。
直鎖状シクロデキストリンベースのポリマー（ＣＤＰ）は、過去にin vitro（多くの異なるセルラインで）及びin vivoの両方で低毒性であることが示された（Gonzalezら1999 Bioconjugate Chem. 10:1068-1074；及びHwangら2001 Bioconjugate Chem. 12（2）:280-290）。本発明者らは、ポリマー直鎖からシクロデキストリンを除去するとカチオン性ポリマーが高毒性になることを観察した。この知見によりシクロデキストリンはカチオン性ポリマーの毒性を低下できることが出来ることが示された。例えば本発明は、カチオン性シクロデキストリンベースポリマー中のシクロデキストリンを使用して、これらポリマーから形成されるポリプレックスへ安定性及び標的能力を付与する新規な方法の開発を目的とする。
従来の直鎖状ＣＤＰは哺乳動物のセルラインへほとんどトランスフェクションしないが（＜２％トランスフェクション）、本発明のシクロデキストリン修飾ポリマーは、ＰＥＩの優れた性質（効率の良いクロロキンインデペンデントトランスフェクション）とシクロデキストリンベースのポリマーの優れた性質（低毒性及びポリプレックスを修飾し、安定化する能力）とを結びつける。従って、下記記載の通り、シクロデキストリンでグラフトしたポリエチレンイミンポリマーを合成し、試験した。好ましい本発明の炭水化物−修飾ポリマーは、シクロデキストリン修飾ポリ（エチレンイミン）等のシクロデキストリン修飾ポリマーである。
本発明は一般的に、炭水化物−修飾ポリカチオン性ポリマー及び核酸を含む組成物に関する。例えば本発明の核酸は発現コンストラクトでもよく、例えば、蛋白質又はアンチセンス用のコーディングシークエンス、アンチセンスシークエンス、ＲＮＡｉコンストラクト、ｓｉＲＮＡコンストラクト、オリゴヌクレオチド、又はＤＮＡ−結合蛋白質用等のデコイが挙げられる。
例えば、本発明の組成物は他の技術より優れた幾つかの利点がある。多くの技術は高いトランスフェクションと高毒性（ＰＥＩ、リポフェクトアミン）、又は低いトランスフェクションと低毒性（直鎖状ＣＤＰ、他のカチオン性の分解性ポリマー）のいずれかを有する。しかし、本発明のＣＤ−ＰＥＩ等のポリマーは、高いトランスフェクション及び低毒性をin vivoで有する。ガラクトシル化及びマンノシル化ＰＥＩも又非修飾ＰＥＩよりも高いトランスフェクション及び低い毒性を有することが示されているが、これらポリマーは安定性を有さず、in vivoで凝集しやすい。本発明の炭水化物−修飾ポリマーは、包接化合物修飾技術を使用したin vivoでの適用が可能容易である。これは、これらポリプレックスの安定化及び標的化を可能とする。更に、ここで記載された炭水化物修飾方法は、ＩＣ50を〜１００倍増大させることが出来る。一方ガラクトース−修飾ＰＥＩ及びマンノース−修飾ＰＥＩは、ＩＣ50をたった１０〜２０倍程度しか増加させない。
ＩＩ．定義
便宜上、明細書、実施例及び請求の範囲で使用される用語のいくつかをここに記載する。
「ＥＤ50」は、その反応又は効果の最大値の５０％を生じる投薬量を言う。
本発明の化合物の、本発明の治療方法に関する「有効量」とは、特定の障害の治療又は予防のための治療的に許容できる標準に従い、目的の投薬処方の一部として適用された場合に神経細胞集団の生存の増加を引き起こす治療用製剤量をいう。
「健康管理事業者」とは、健康管理サービスを患者、共同体（市町村）等へ提供する個人又は組織をいう。「健康管理事業者」の例として、医者、病院、高齢者終身ケアコミュニティー（CCRC）、熟練看護施設、亜急性治療施設、診療所、複数専門的診療所、（患者の）独立歩行用センター、家庭健康局、及び健康維持組織（ＨＭＯ）が挙げられる。
「ＩＣ50」は、最大の抑制効果の５０％を示す抑制剤組成物の濃度を言う。抑制剤組成物が細胞増加を抑制する場合、ＩＣ50は、細胞増加の最大の抑制の５０％を引き起こす濃度である。
「ＬＤ50」は、被験体の死亡率が５０％である薬の投薬量を言う。
本発明の方法で治療される「患者」又は「被験体」は、ヒトを含む哺乳類をいう。
「変性防止」とは、（例えば、アポトーシスから起こる）細胞減少の低下、又は細胞機能悪化の減少、例えばドーパミン作動性ニューロンの場合ドーパミンを放出することをいう。一般的に、ここで使用される障害又は症状を「予防する」治療は、サンプル中で、未処理のコントロールサンプルに比べサンプル中の障害又は症状の発生を減少させ、又は障害又は症状の１以上の兆候の発現を遅らせる化合物を言う。
「プロドラッグ」は、生理的条件下で治療的に活性な本発明の薬剤に転換される化合物を表すために使用される。プロドラッグを製造する通常の方法では、生理的条件下で加水分解され目的の分子へ変換される所定の成分を含ませる。又、本発明のプロドラッグは、ホスト動物中で酵素活性により変換されても良い。
「治療指数」は、ＬＤ50／ＥＤ50で定義される薬の治療指数を言う。
「栄養因子（trophic factor）」は、ドーパミン作動性又はＧＡＢＡ作動性細胞等の神経細胞の存続又は機能に、直接的又は間接的に影響する分子である。
本発明の化合物の「栄養的（trophic）量」は、ある条件下でドーパミン作動性又はＧＡＢＡ作動性細胞等の神経細胞の存続率又は機能的性能を増加させるために充分な量を言う。
「アシル」は、窒素原子をアシル化してアミド又はカルバメートを形成し、炭素原子からケトンを形成し、イオウ原子からチオエステルを形成し、又は酸素原子からエステル基を形成することのできる基を言う。例えば、−Ｃ（＝Ｏ）−成分へ結合している炭化水素等が挙げられる。好ましいアシル基として、ベンゾイル、アセチル、ｔｅｒｔ−ブチルアセチル、ピバロイル、及びトリフルオロアセチルが挙げられる。更に好ましいアシル基として、アセチル及びベンゾイルが挙げられる。最も好ましいアシル基はアセチルである。
「アシルアミノ」当分野で理解されるとおりであり、好ましくは下記一般式で表されることのできる成分を言う：
Figure 2005518470
 但し、Ｒ9及びＲ’11はそれぞれ独立して、水素又は、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、炭素環式脂肪族、及び複素環式脂肪族等の炭化水素置換基を表す。
「アミン」及び「アミノ」は当分野で理解されるとおりであり、非置換及び置換されたアミンの両方、並びにアンモニウム塩をいい、例えば、下記一般式で表されてもよい：
Figure 2005518470
 但し、Ｒ9、Ｒ10及びＲ’10は、それぞれ独立して水素又は炭化水素置換基を表し、Ｒ9及びＲ10はＮ原子に結合して一緒に環構造中に４〜８原子を有する複素環を形成しても良い。好ましくは、Ｒ9、Ｒ10及びＲ’10のいずれもアシルではなく、例えばＲ9、Ｒ10及びＲ’10は、水素、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、炭素環式脂肪族系及び複素環脂肪族系から選ばれてもよい。ここで「アルキルアミン」は、それに結合した少なくとも１の置換又は非置換のアルキル基を有する上記記載のアミン基をいう。正に荷電したアミノ基（Ｒ’10が存在する等）は、「アンモニウム」基という。アンモニウム基以外のアミノ基中で、アミンは好ましくは塩基性であり、例えば、その共役酸は７を超えるｐＫaを有する。
「アミド（ａｍｉｄｏ又はａｍｉｄｅ）」は、下記一般式で表される成分等のアミノ−置換されたカルボニルとして当分野で理解される：
Figure 2005518470
 但し、Ｒ9及びＲ10は上記記載のとおりである。本発明のアミドはイミドを含んでも良い。
「アルキル」は、１〜１８炭素原子、好ましくは１〜１２、更に好ましくは１〜６、最も好ましくは１〜４炭素原子を有する飽和又は不飽和の炭化水素鎖を言う。アルキル鎖は、直鎖状（例えば、ｎ−ブチル）でも分岐状（例えば、ｓｅｃ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、又はｔ−ブチル）でもよい。好ましい分岐状アルキルは、１又は２の分岐、好ましくは１の分岐を有する。好ましいアルキルは飽和である。不飽和アルキルは１以上の二重結合及び／又は１以上の三重結合を有する。好ましい不飽和アルキルは１若しくは２の二重結合又は１の三重結合、更に好ましくは１の二重結合を有する。アルキル鎖は非置換又は１〜４置換基で置換されていてもよい。好ましいアルキルは非置換である。好ましい置換されているアルキルは１−、２−、又は３−置換されている。好ましいアルキル置換基として、ハロ、ハロアルキル、ヒドロキシ、アリール（フェニル、トリル、アルコキシフェニル、アルキルオキシカルボニルフェニル、ハロフェニル等）、複素環、ヘテロアリールが挙げられる。
「アルケニル」及び「アルキニル」は、上記アルキルと類似の鎖長さ及び置換可能性を有するが、それぞれ少なくとも１の二重結合又は三重結合を有する不飽和の脂肪族基を言う。特記しない限り、アルケニル及びアルキニルは、それぞれ好ましくは低級アルケニル及び低級アルキニル基である。単語「アルキル」が単語「アルケニル」及び「アルキニル」と共に列挙される場合、「アルキル」は、アルケニル及びアルキニルを除く飽和アルキルを言う。
ここで使用される「アルコキシル」及び「アルコキシ」は、−Ｏ−アルキル基を言う。アルコキシル基の例として、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ等が挙げられる。「エーテル」は、酸素により共有的に結合している２つの炭化水素を言う。従って、その炭化水素をエーテルとしている炭化水素の置換基は、アルコキシル、又は−Ｏ−アリール、−Ｏ−ヘテロアリール、−Ｏ−ヘテロアルキル、−Ｏ−アラルキル、−Ｏ−ヘテロアラルキル、−Ｏ−炭素環式脂肪族、若しくは−Ｏ−複素環式脂肪族等の別の成分でもよい。
「アルキルチオ」は、−Ｓ−アルキル基を言う。アルキルチオ基の例として、メチルチオ、エチルチオ等が挙げられる。「チオエーテル」は、２つの炭化水素置換基へ結合しているイオウ原子、即ち、酸素がイオウで置換されているエーテルを言う。従って、炭素原子上のチオエーテル置換基は、アルキルチオ又はアリールチオ等の、炭化水素置換基を有するイオウ原子置換基を言う。
ここで使用される「アラルキル」は、アリール基で置換されているアルキル基を言う。
「アリール環」は、芳香族炭化水素環系を言う。芳香族環は、フェニル、ナフチル等の単環式又は縮合二環式環系でもよい。単環式芳香族環は、約５〜約１０炭素原子、好ましくは５〜７炭素原子、更に好ましくは５〜６炭素原子を環中に有する。二環式芳香族環は８〜１２炭素原子、好ましくは９又は１０炭素原子を環中に有する。「アリール」として又、１つの環のみが芳香族である二環式環系（例えば、他の環はシクロアルキル、シクロアルケニル、又は複素環）も挙げられる。芳香族環は、非置換でも１〜約５置換基により環上で置換されていてもよい。好ましい芳香族環置換基として：ハロ、シアノ、低級アルキル、ヘテロアルキル、ハロアルキル、フェニル、フェノキシ又はそれらの組み合わせが挙げられる。更に好ましい置換基として、低級アルキル、シアノ、ハロ及びハロアルキルが挙げられる。
「炭素環式脂肪族環」は、飽和又は不飽和の炭化水素環を言う。炭素環式脂肪族環は芳香族ではない。炭素環式脂肪族環は、単環式、又は縮合、スピロ、若しくは架橋した二環式環系である。単環式炭素環式脂肪族環は約４〜約１０炭素原子、好ましくは４〜７炭素原子、更に好ましくは５〜６炭素原子を環中に有する。二環式炭素環式脂肪族環は、８〜１２炭素原子、好ましくは９〜１０炭素原子を環中に有する。炭素環式脂肪族環は、非置換又は環上で１〜４置換基により置換されていてもよい。好ましい炭素環式脂肪族環置換基として、ハロ、シアノ、アルキル、ヘテロアルキル、ハロアルキル、フェニル、フェノキシ又はそれらの組み合わせが挙げられる。更に好ましい置換基には、ハロ及びハロアルキルが挙げられる。好ましい炭素環式脂肪族環として、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、シクロヘプチル、及びシクロオクチルが挙げられる。更に好ましい炭素環式脂肪族環として、シクロヘキシル、シクロヘプチル、及びシクロオクチルが挙げられる。
「炭水化物−修飾ポリマー」は、共有的に又は会合的に（associatively）（例えば、包接化合物を通して）１以上の炭水化物成分と結合しているポリマーを言う。
「炭水化物成分」として、炭化水素として当業者が考えるもの、及びポリマーと共有結合するものであるいずれの分子でも挙げられる。炭水化物成分として、単糖類及び多糖類が挙げられる。炭水化物成分として、トリオース、テトロース、ペントース、ヘキソース、ヘプトース、及びより大きい分子量の単糖類（Ｄ又はＬ体のいずれか）、並びに単糖の単一種又は異なる単糖類の混合物を含む多糖類が挙げられる。多糖類はどのポリマー性構造（例えば分岐状、直鎖状又は環状）でもよい。単糖類の例として、グルコース、フルクトース、及びグルコピラノースが挙げられる。多糖類の例として、スクロース、ラクトース及びシクロデキストリンが挙げられる。
「カルボニル」は、当分野で理解されるとおりであり下記一般式で表される成分等が挙げられる：
Figure 2005518470
 但し、Ｘは単なる結合、又は酸素原子若しくはイオウ原子を表し、Ｒ11は水素、炭化水素置換基又は医薬的に許容できる塩を表し、Ｒ’11は水素又は炭化水素置換基を表す。Ｘが酸素原子でＲ11又はＲ’11が水素でない場合、式は「エステル」である。Ｘが酸素原子でありＲ11が上記記載である場合、成分はここではカルボキシル基をいい、特にＲ11が水素の場合、式は「カルボン酸」を表す。Ｘは酸素原子でありＲ’11が水素である場合、式は「ホルメート」を表す。一般的に、上記式の酸素原子がイオウ原子で置換された場合、式は「チオカルボニル」基を表す。Ｘがイオウ原子でありＲ11又はＲ’11が水素でない場合、式は「チオエステル」を表す。Ｘがイオウ原子でＲ11が水素の場合、式は「チオカルボン酸」を表す。Ｘがイオウ原子でＲ’11が水素の場合、式は「チオホルメート」を表す。一方、Ｘが結合でありＲ11が水素原子でなくカルボニルが炭化水素に結合している場合、上記式は「ケトン」基を表す。Ｘが結合でありＲ11が水素でありカルボニルが炭化水素に結合している場合、上記式は「アルデヒド」又は「ホルミル」基を表す。
「Ｃｉアルキル」は、ｉ員原子を有するアルキル鎖を言う。例えば、Ｃ４アルキルは、４の炭素員原子を有する。Ｃ４アルキルは、飽和、又は１若しくは２の二重結合（シス又はトランス）又は１の三重結合で不飽和でもよい。好ましいＣ４アルキルは飽和である。好ましい不飽和Ｃ４アルキルは１の二重結合を有する。Ｃ４アルキルは非置換でも１又は２の置換基で置換されていてもよい。好ましい置換基として、低級アルキル、低級ヘテロアルキル、シアノ、ハロ、及びハロアルキルが挙げられる。
「ハロゲン」として、フルオロ、クロロ、ブロモ、又はヨード置換基が挙げられる。好ましいハロは、フルオロ、クロロ及びブロモであり；更に好ましくはクロロ及びフルオロである。
「ハロアルキル」は、１以上のハロ置換基で置換されている、直鎖状、分岐状、又は環状炭化水素を言う。好ましいハロアルキルはＣ1〜Ｃ12であり；更に好ましくはＣ1〜Ｃ6であり；最も好ましくはＣ1〜Ｃ3である。好ましいハロ置換基は、フルオロ及びクロロである。最も好ましいハロアルキルはトリフルオロメチルである。
「ヘテロアルキル」は、炭素原子及び少なくとも１のヘテロ原子からなる飽和又は不飽和鎖であり、２つのヘテロ原子が隣接することはない。ヘテロアルキル鎖は、鎖中に１〜１８、好ましくは１〜１２、更に好ましくは１〜６、最も好ましくは１〜４員原子（炭素及びヘテロ原子）を含む。ヘテロアルキル鎖は直鎖状でも分岐状でもよい。好ましい分岐状ヘテロアルキルは、１又は２の分岐、好ましくは１の分岐を有する。好ましいヘテロアルキルは飽和である。不飽和ヘテロアルキルは１以上の二重結合及び／又は１以上の三重結合を有する。好ましい不飽和ヘテロアルキルは１若しくは２の二重結合又は１の三重結合、更に好ましくは１の二重結合を有する。ヘテロアルキル鎖は、特記されない限り非置換又は、１〜約４置換基で置換されてもよい。好ましいヘテロアルキルは非置換である。好ましいヘテロアルキル置換基として、ハロ、アリール（フェニル、トリル、アルコキシフェニル、アルコキシカルボニルフェニル、ハロフェニル等）、複素環、ヘテロアリールが挙げられる。下記の置換基で置換されたアルキル鎖は、例えばヘテロアルキル：アルコキシ（メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ等）、アリーロキシ（フェノキシ、クロロフェノキシ、トリロキシ、メトキシフェノキシ、ベンジロキシ、アルコキシカルボニルフェノキシ、アシロキシフェノキシ等）、アシロキシ（プロピオニロキシ、ベンゾイロキシ、アセトキシ等）、カルバモイロキシ、カルボキシ、メルカプト、アルキルチオ、アシルチオ、アリールチオ（フェニルチオ、クロロフェニルチオ、アルキルフェニルチオ、アルコキシフェニルチオ、ベンジルチオ、アルコキシカルボニルフェニルチオ等）、アミノ（アミノ、モノ−及びジ−Ｃ1〜Ｃ3アルキルアミノ、メチルフェニルアミノ、メチルベンジルアミノ、Ｃ1〜Ｃ3アルキルアミド、カルバマミド、ウレイド、グアニジノ等）である。
「ヘテロ原子」は、ボロン、リン、ケイ素、窒素原子、イオウ原子又は酸素原子等の多価の非炭素原子を言い、好ましくは窒素原子、イオウ原子又は酸素原子をいう。１を超えるヘテロ原子を含有する基は、異なるヘテロ原子を含んでいても良い。
「ヘテロアリール環」は、炭素及び１〜約４ヘテロ原子を環中に有する芳香族環系を言う。ヘテロ芳香族環は単環式又は縮合二環式環系である。単環式ヘテロ芳香族環は約５〜約１０員原子（炭素及びヘテロ原子）、好ましくは５〜７、更に好ましくは５〜６員原子を環中に有する。二環式ヘテロ芳香族環は、８〜１２員原子、好ましくは９又は１０員原子を環中に有する。「ヘテロアリール」は又、環の１つのみが芳香族であり、他の環はシクロアルキル、シクロアルケニル、又は複素環等の二環式環系でもよい。ヘテロ芳香族環は、非置換又は１〜約４置換基で環上で置換されていてもよい。好ましいヘテロ芳香族環置換基として、ハロ、シアノ、低級アルキル、ヘテロアルキル、ハロアルキル、フェニル、フェノキシ又はそれらの混合物が挙げられる。好ましいヘテロ芳香族環としてチエニル、チアゾリル、オキサゾリル、ピロリル、プリニル、ピリミジル、ピリジル、及びフラニルが挙げられる。更に好ましいヘテロ芳香族環として、チエニル、フラニル、及びピリジルが挙げられる。
「複素環脂肪族環」は、炭素原子及び１〜約４ヘテロ原子を環中に含む非芳香族系飽和又は不飽和環であり、２つのヘテロ原子が環中で隣接することはなく、好ましくはヘテロ原子に結合している環中の炭素原子は、それに結合しているヒドロキシル、アミノ又はチオール基を有さない。複素環脂肪族環は単環式、又は縮合若しくは架橋して二環式となっている環系である。単環式複素環脂肪族環は約４〜約１０員原子（炭素及びヘテロ原子）、好ましくは４〜７、更に好ましくは５〜６員原子を環中に有する。二環式複素環脂肪族環は、８〜１２員原子、好ましくは９又は１０員原子を環中に有する。複素環脂肪族環は、非置換でも環上で１〜約４置換基で置換されてもよい。好ましい複素環脂肪族環置換基として、ハロ、シアノ、低級アルキル、ヘテロアルキル、ハロアルキル、フェニル、フェノキシ又はそれらの組み合わせが挙げられる。更に好ましい置換基には、ハロ及びハロアルキルが挙げられる。複素環基として、例えば、チオフェン、チアントレン、フラン、ピラン、イソベンゾフラン、クロメン、キサンテン、フェノキサチン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、イソチアゾール、イソオキサゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、インドリジン、イソインドール、インドール、インダゾール、プリン、キノリジン、イソキノリン、ヒダントイン、オキサゾリン、イミダゾリントリオン、トリアゾリノン、キノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、キノリン、プテリジン、カルバゾール、カルボリン、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェナルサジン、フェノチアジン、フラザン、フェノキサジン、ピロリジン、オキソラン、チオレン、オキサゾール、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、ラクトン、ラクタム、例えばアゼチジノン及びピロリジノン、スルタム、スルトン等が挙げられる。好ましい複素環脂肪族環として、ピペラジル、モルホリニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル及びピペリジルが挙げられる。複素環は又多環式でもよい。
「ヒドロキシル」は−ＯＨを意味する。
「低級アルキル」は、１〜５、好ましくは１〜４炭素員原子、更に好ましくは１又は２炭素員原子から構成されるアルキル鎖を言う。低級アルキルは飽和でも不飽和でもよい。好ましい低級アルキルは飽和である。低級アルキルは非置換でも１又は約２置換基で置換されていてもよい。低級アルキル上の好ましい置換基として、シアノ、ハロ、トリフルオロメチル、アミノ、及びヒドロキシルが挙げられる。本発明において、好ましいアルキル基は低級アルキルである。好ましくは、ここでアルキルとして表される置換基は低級アルキルである。同様に、「低級アルケニル」及び「低級アルキニル」は、類似の鎖長さを有する。
「低級ヘテロアルキル」は、１〜４、好ましくは１〜３員原子、更に好ましくは１〜２員原子から構成されるヘテロアルキル鎖を言う。低級ヘテロアルキルは１又は２の非隣接ヘテロ員原子を有する。好ましい低級ヘテロアルキルは１のヘテロ員原子を有する。低級ヘテロアルキルは飽和でも不飽和でもよい。好ましい低級ヘテロアルキルは飽和である。低級ヘテロアルキルは非置換でも、１又は約２の置換基で置換されていてもよい。低級ヘテロアルキル上の好ましい置換基として、シアノ、ハロ、トリフルオロメチル、及びヒドロキシルが挙げられる。
「Ｍｉヘテロアルキル」は、ｉ員原子を有するヘテロアルキル鎖を言う。例えば、Ｍ４ヘテロアルキルは、１又は２の非隣接ヘテロ員原子を有する。１ヘテロ員原子を有するＭ４ヘテロアルキルは、飽和でも１の二重結合（シス又はトランス）又は１の三重結合を有する不飽和でもよい。２ヘテロ員原子を有する好ましいＭ４ヘテロアルキルは飽和である。好ましい不飽和Ｍ４ヘテロアルキルは、１の二重結合を有する。Ｍ４ヘテロアルキルは、非置換でも１又は２の置換基で置換されていてもよい。好ましい置換基として、低級アルキル、低級ヘテロアルキル、シアノ、ハロ、及びハロアルキルが挙げられる。
「員原子」は、鎖又は鎖若しくは環の一部を構成する環系中の多価原子（例えば、Ｃ、Ｏ、Ｎ、又はＳ原子）を言う。例えば、クレゾール中では、６の炭素原子が環の員原子であり、メチル置換基の酸素原子及び炭素原子は環の員原子ではない。
ここで使用される「ニトロ」は、−ＮＯ2を言う。
「医薬的に許容できる塩」は、酸性（ヒドロキサム酸又はカルボン酸等）基で形成されるカチオン性塩、又は塩基性（アミノ又はグアニジノ等）基で形成されるアニオン性塩を言う。これらの塩は当分野で公知である。例えば、国際公開第８７／０５２９７号、Ｊｏｈｎｓｔｏｎら、１９８７年９月１１日発行（ここで、資料として使用する。）を参照。これらの塩は当業者に公知の方法で製造できる。当業者は、溶解性、安定性、配合容易性、費用等を改良するためにそれらの中から１の塩を選ぶことが出来るのは当然である。それらの塩の決定及び最適化は、当業者の実施の範囲内である。好ましいカチオンとして、アルカリ金属（ナトリウム及びカリウム等）、アルカリ土類金属（マグネシウム及びカルシウム等）及び有機系カチオン（トリメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等）が挙げられる。好ましいアニオンとして、ハライド（クロリド等）、スルホネート、カルボキシレート、ホスフェート等が挙げられる。今まで無かった光学活性中心を提供する付加塩もそれら塩中に当然含まれる。例えば、キラルな酒石酸塩が、本発明の化合物から調製できる。この定義ではこれらキラルな塩も含む。
「フェニル」は、１〜５置換基で置換されているかいない６員の単環式芳香族環を言う。置換基は、フェニル環上のオルト、メタ又はパラ位又はそれらの混合の位置に存在できる。好ましいフェニル置換基として：ハロ、シアノ、低級アルキル、ヘテロアルキル、ハロアルキル、フェニル、フェノキシ又はそれらの混合物が挙げられる。フェニル環上の好ましい置換基として、ハロ及びハロアルキルが挙げられる。更に好ましい置換基はハロである。
「多環式」及び「多環状基」は、１の環の２以上の員原子が第２の環の員原子であるような２以上の環（例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロアリール、アリール及び／又は複素環）を言う。非隣接原子を介して結合している環は、「架橋」環であり、隣接原子を介して結合している環は、「縮合環」である。
「スルフヒドリル」は−ＳＨを意味し、「スルホニル」は−ＳＯ2−を意味する。
小さな有機分子上の「置換」又は「置換基」は、一般的に、例えば鎖又は環の員原子以外の鎖又は環上の位置の、水素以外の成分へ結合している多価の原子上の位置をいう。これら成分として、ここで記載されるもの及び当分野で公知のものが挙げられ、例えば、ハロゲン、アルキル、アルケニル、アルキニル、アジド、ハロアルキル、ヒドロキシル、カルボニル（カルボキシル、アルコキシカルボニル、ホルミル、ケトン又はアシル等）、チオカルボニル（チオエステル、チオアセテート又はチオホルメート等）、アルコキシル、ホスホリル、ホスホネート、ホスフィネート、アミン、アミド、アミジン、イミン、シアノ、ニトロ、アジド、スルフヒドリル、アルキルチオ、スルフェート、スルホネート、スルファモイル、スルホンアミド、スルホニル、シリル、エーテル、シクロアルキル、複素環、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル及びヘテロアルキニル、ヘテロアラルキル、アラルキル、アリール又はヘテロアリールが挙げられる。アリール、ヘテロアリール、多環式、アルコキシ、アルキルアミノ、アルキル、シクロアルキル、複素環、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル及びヘテロアルキニル等のある種の置換基は、適切であれば、それ自身が置換されてもよいことは当業者には明らかである。どのような可能な有機化合物の置換基によっても、本発明の範囲が制限されるものではない。「置換」又は「で置換された」とは、これらの置換は置換された原子及び置換基の許される原子価の範囲内で起こり、転位、環化、脱離、加水分解等による変形を自然発生的には受けない安定な化合物が、置換により生じることは当然である。
ここで使用されるこれらの表現、例えばアルキル、ｍ、ｎ等の定義は、それが構造中に１回以上起こる場合、同一構造内のどこでも他のその定義には依存せず、互いに独立している。
省略語Ｍｅ、Ｅｔ、Ｐｈ、Ｔｆ、Ｎｆ、Ｔｓ、及びＭｓは、メチル、エチル、フェニル、トリフルオロメタンスルホニル、ノナフルオロブタンスルホニル、ｐ−トルエンスルホニル、及びメタンスルホニルをそれぞれ表す。当業者の有機化学者に使用される省略語の更に包括的リストは、「Journal of Organic Chemistry」のそれぞれの巻の第１号に記載されている；このリストは通常「略語標準リスト」の表題で表される。上記リスト中に含まれる省略語、及び当業者の有機化学者が使用する全ての省略語は、ここで資料として使用する。
「オルト、メタ及びパラ」は、それぞれ１，２−、１，３−及び１，４−位で２置換されているベンゼンにおいて使用される。例えば、１，２−ジメチルベンゼン及びオルト−ジメチルベンゼンは同意である。
ここで使用される「保護基」は、望ましくない化学的変換から反応しやすい機能性基を保護する一時的な置換基を意味する。これら保護基の例としてそれぞれ、カルボン酸のエステル、アルコールのシリルエーテル、並びにアルデヒド及びケトンのアセタール及びケタールが挙げられる。保護基化学分野に関して、（Greene、T.W.；Wuts、P.G.M.「有機合成における保護基」第2版；Wiley:New York、1991；及びKocienski、P.J.「保護基」Georg Thieme Verlag:New York、1994）が参照できる。
本発明では、化学元素は元素の周期律表（CAS version「化学物理ハンドブック」第６７版、１９８６−８７、裏表紙）に従い特定される。同様に本発明では、「炭化水素」は、少なくとも１の炭素−水素結合を有する全ての許容できる化合物又は成分を含むことは当然である。広義には、許容できる炭化水素は、非環状及び環状、分岐状及び非分岐（直鎖状）、炭素環式及び複素環式、芳香族及び非芳香族有機化合物を含み、それらは置換されても非置換でもよい。
上記化合物から予想される均等物は、置換基の１以上の単純な変化は化合物の効能に悪影響を及ぼさない場合、それらに対応し、それらと同一の用途性能を有する化合物を含む。一般的に、本発明の化合物は、例えば下記に示される一般的反応スキームで表される方法により、又はそれらの改変により、容易に入手可能な出発原料、試薬及び従来の合成方法を使用して調製できる。これらの反応中、それら自身公知であるがここで記載されていない種類の使用も可能である。
ＩＩＩ．ポリマー組成物の例示
本発明のポリマーとして、シクロデキストリン等の炭水化物成分をポリマー直鎖へ（例えば、ポリマー鎖中の窒素原子への結合を介して）付着させることにより修飾された直鎖状及び／又は分岐状ポリ（エチレンイミン）ポリマーが挙げられる。（炭水化物修飾前の）ポリマーは、例えば少なくとも２０００、好ましくは２０００〜１００，０００、更に好ましくは５０００〜８０，０００の分子量を有する。本発明のポリマーは、下式の構造を有してもよい：
Figure 2005518470
 但し、Ｒはそれぞれ独立して、Ｈ、低級アルキル、炭水化物成分（任意でアルキレン鎖又はポリエチレングリコールオリゴマー等の結合成分を介して結合している）、又は
Figure 2005518470
 を表し；
ｍはそれぞれ独立して、１０を超える整数、例えば１０〜１０，０００、好ましくは１０〜５０００、更に好ましくは１００〜１０００を表す。
Ｒは、例えばその全体の約１％以上、好ましくは約２％以上、更に好ましくは約３％以上、約５％以上まで又は１０％、１５％、又は２０％以上まで炭水化物成分を含んでもよい。
例えば、ポリマーは直鎖状でもよく、その場合、下記式を表すＲは存在しない。
Figure 2005518470
例えば、炭水化物成分は、炭水化物−修飾ポリマー重量の約２％以上、３％又は４重量％、５％、７％、又は１０％以上までを構成する。炭水化物成分がシクロデキストリンを含む場合、炭水化物成分はコポリマー重量の２％、好ましくは５％以上、若しくは１０％、又は２０％、４０％、５０％、６０％、８０％程度、又は９０％でもよい。
例えば、ポリマー中のエチレンイミンサブユニットの約２％以上、３％又は４％、５％、７％以上まで、若しくは１０％、１５％、２０％、又は２５％までは、炭水化物成分で修飾されてもよい。しかし例えば、エチレンイミンサブユニットの２５％、３０％、３５％、４０％、又は５０％以下のみが修飾されてもよい。好ましくは、炭水化物修飾のレベルは、その毒性が非修飾ポリマーの毒性の２０％未満、かつトランスフェクション効率がエチレンイミンサブユニットの５％が修飾された対応するポリマーの効率の３０％以上となるように選択される。好ましくは、全ての６〜１５のエチレンイミンサブユニット中の一つは炭水化物成分で修飾されている。
シクロデキストリン成分による誘導体化に反応しやすい求核性アミノ置換基を有するポリ（エチレンイミン）のコポリマーも又、本発明のシクロデキストリン修飾ポリマーを調製するために使用できる。炭水化物修飾の例として、１０〜１５％のエチレンイミン成分、１５〜２０％のエチレンイミン成分、２０〜２５％のエチレンイミン成分、２５〜３０％のエチレンイミン成分、３０〜４０％のエチレンイミン成分、又はこれら範囲の２以上の混合が挙げられる。
炭水化物成分が結合基を通して結合している場合、結合基は、アルキレン鎖、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）鎖、ポリ（無水コハク酸）、ポリ（セバシン酸）（ＰＳＡ）、ポリ−Ｌ−グルタミン酸、ポリ（エチレンイミン）、オリゴ糖、アミノ酸鎖、又は他の適切な結合基でよい。１以上の種類の結合基が目的のポリマー又は重合化反応中に存在しても良い。例えば、結合基自体がアルキレン鎖等のように生理学的状態で安定でも良く、酵素により生理学的状態で開裂できるものでもよく（例えば、ペプチダーゼ用基質であるペプチド配列を含有する結合）、加水分解により生理学的状態で開裂できるもの（例えば、エステル又はチオエステル等の加水分解可能な基を含有する結合）でもよい。結合基はＰＥＧ、ポリグリコール酸、又はポリ乳酸鎖等のように生物学的に不活性でもよく、成分から開裂された場合、受容体と結合し、酵素等を不活性化するオリゴペプチド又はポリペプチドのように生物活性でもよい。生物学的親和性及び／又は生体内崩壊性である種々のオリゴマー性結合基が公知であり、結合基の選択は、インプラントされた場合の耐久性の有無、インプラント後に徐々に変形又は収縮するか否か、又は徐々に劣化して体に吸収されるか否か等の材料の最終的性質に影響する。結合基は、炭素−炭素結合、エステル、エーテル、アミド、アミン、カーボネート、カルバメート、尿素結合、スルホンアミド等の適切な結合基又は機能性基により、成分（例えば、ポリマー鎖及び炭水化物）へ結合されることができる。
例えば本発明の結合基は、ヒドロカルビレン基を表してもよい。但し、１以上のメチレン基は任意で基Ｙ（但し、Ｙ基は互いに隣接してない。）により置換されており、それぞれのＹは独立して、置換又は非置換アリール、ヘテロアリール、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、又は−Ｏ−、Ｃ（＝Ｘ）（但し、ＸはＮＲ1、Ｏ又はＳ）、−ＯＣ（Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ、−ＮＲ1−、−ＮＲ1ＣＯ−、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ1−、−Ｓ（Ｏ）n−（但し、ｎは０、１又は２）、−ＯＣ（Ｏ）−ＮＲ1、−ＮＲ1−Ｃ（Ｏ−ＮＲ1−、−ＮＲ1−Ｃ（＝ＮＲ1）−ＮＲ1−、及び−Ｂ（ＯＲ1）−から選ばれ；Ｒ1はそれぞれ独立して、Ｈ又は低級アルキルを表す。
上記結合基は、誘導体化され又は非誘導体化されたアミノ酸を表してもよい。例えば１以上の末端カルボキシル基を有する結合基は、ポリマーと共役結合しても良い。例えば、１以上のこれら末端カルボキシル基は、それらを（チオ）エステル又はアミド結合を介して治療薬又はシクロデキストリン成分と共有結合することにより保護されてもよい。又１以上の末端ヒドロキシル、チオール、又はアミノ基との結合基は、ポリマー中に組み込まれてもよい。好ましくは、１以上の末端ヒドロキシル基がカーボネート、カルバメート、チオカーボネート、又はチオカルバメート結合を介して治療薬又は炭水化物（例えば、シクロデキストリン）成分へ共有結合することにより保護されてもよい。例えば、これら（チオ）エステル、アミド、（チオ）カーボネート又は（チオ）カルバメート結合は、生分解可能、即ち生物学的状態で加水分解されることができる。
例えば、炭水化物成分は非共有会合性相互作用を介してポリマーへ結合されてもよい。例えば、ポリマー鎖はアダマンチル基等のシクロデキストリンと包接化合物を形成する基で修飾されてもよい。修飾ポリマーは次に、シクロデキストリン成分及び、任意で炭水化物成分（第２のシクロデキストリン成分でもよく、その場合、化合物は対称となる。）を含有する化合物と、ポリマー及び化合物間の包接化合物を形成するために適切な条件下で組み合わされ、ポリマー−アダマンタン：：シクロデキストリン−結合基−炭水化物等の複合体を生じる。この方法で、炭水化物をポリマー自体へ共有結合させずに、ポリマーを炭水化物で修飾できる。同様に、ここで記載されるシクロデキストリン修飾ポリマーは、包接化合物をシクロデキストリンと形成する基へ結合したポリエチレングリコール（ＰＥＧ）鎖を有する分子と処理してもよい。下記に更に詳細に記載されるように、この方法のポリマー修飾粒子は、（例えば、その表面のＰＥＧ「ブラシ層」の存在のおかげで）このような包接化合物が形成されていない粒子と比較して安定化される。又は／更に、包接化合物はリガンドをポリマーへ（例えば、標的ポリマーを患者の特定の組織、器官、又は他の身体領域へ）結合するために、又はポリマーの物理的、化学的、又は生物学的性質の改良するためにも使用できる。
シクロデキストリン成分の例として、シクロデキストリン及び酸化シクロデキストリン等の６〜８サッカリド成分から本質的に構成される環状構造が挙げられる。シクロデキストリン成分は、環状構造とポリマー直鎖間の共有結合を形成できる結合成分であり、好ましくは鎖中に１〜２０原子を有する結合成分を任意で含んでいてもよく、例えば、ジカルボン酸誘導体（グルタル酸誘導体、コハク酸誘導体等）等のアルキル鎖、及びオリゴエチレングリコール鎖等のヘテロアルキル鎖等が挙げられる。シクロデキストリン成分として、更にガラクトース等の単炭水化物成分である１以上の炭水化物成分が挙げられ、好ましくは直接的に（即ち、炭水化物結合を介して）又は結合基を介して環状コアへ結合している。
シクロデキストリンは、α−（１，４）結合中に天然Ｄ−（＋）−グルコピラノースユニットを含有する環状多糖類である。最も一般的なシクロデキストリンは、それぞれ６，７又は８のグルコピラノースユニットを含有するα−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリンである。構造的に、シクロデキストリンの環状性は円環体又はドーナツ型形状を形成し、内側の無極性又は疎水性の空隙、シクロデキストリン円環体の一方に位置する第２のヒドロキシル基群及び他方に位置する第１のヒドロキシル基群を有する。従って、例えば（β）−シクロデキストリンを使用する場合、シクロデキストリンはしばしば下記のように概略的に表される。
Figure 2005518470
第２のヒドロキシル基が位置する側は第１のヒドロキシル基が位置する側より広い直径を有する。シクロデキストリン内側空隙の疎水性は、種々の化合物の包接を可能とする（Comprehensive Supramolecular Chemistry、Volume3、J.L.Atwoodら、eds.、Pergamon Press （1996）；T.Cserhati、Analytical Biochemistry、225:328-332（1995）；Husainら、Applied Spectroscopy、46:652-658（1992）；フランス国特許番号第FR2665169号）。更に、ポリマー改良方法はSuh、J.及びNoh、Y.、Bioorg.Med.Chem.Lett.1998、8、1327-1330に記載されている。
シクロデキストリンは、シクロデキストリンの疎水性空隙中にはまりこむことのできる種々の薬と包接化合物を形成することにより、又はオリゴヌクレオチド及びその誘導体等の他の生物活性な分子と非共有性の会合性複合体を形成することにより、種々の治療用化合物のデリバリー媒体として使用されてきた。例えば、米国特許第４７２７０６４、５６０８０１５、５２７６０８８、及び５６９１３１６号明細書参照。種々のシクロデキストリン−含有ポリマー及びその製造方法も又公知である。「Comprehensive Supramolecular Chemistry」 Volume 3、J.L.Atwoodら、eds.、Pergamon Press（1996）参照。
ＩＶ．方法及び組成物の用途の例示
本発明の治療用組成物は、治療薬及び、例えば培養中の細胞に対し２５μｇ／ｍｌを超えるＩＣ50を有する本発明のシクロデキストリン修飾ポリマー又は炭水化物−修飾ポリマー等の本発明の炭水化物−修飾ポリマーを含有する。治療薬は、合成又は天然の生物活性な治療薬でよく、当業者に公知のものが挙げられる。適切な治療薬として例えば、本発明を限定するものではないが、抗生物質、ステロイド、ポリヌクレオチド（例えば、ゲノムＤＮＡ、ｃＤＮＡ、ｍＲＮＡ及びアンチセンスオリゴヌクレオチド）、プラスミド、ペプチド、ペプチドフラグメント、小分子（例えば、ドキソルビシン）並びに蛋白質及び酵素等の他の生物活性な高分子が挙げられる。治療用組成物は、好ましくは無菌状態で及び／又は非発熱性（例えば、投薬の注入後患者の体温を実質的に上昇させない。）である。
本発明の治療用組成物は当業者に公知の手段により調製できる。好ましくは本発明のコポリマーは、上記治療薬と混合され、自己組織化のために放置される。本発明において、治療薬及び本発明の炭水化物−修飾ポリマーは、コポリマーが治療薬のデリバリー媒体として作用するように互いに結合（会合）される。治療薬及び炭水化物−修飾ポリマーは、例えば、静電気的相互作用及び疎水性相互作用等の当業者に認められる手段により結合（会合）できる。結合（会合）度は、例えば、蛍光測定、ＤＮＡ泳動測定、光散乱分光測定、電子顕微鏡等の当分野で公知の技術で決定でき、治療薬に依存して変化する。デリバリー手段としては、例えば本発明のコポリマー及びＤＮＡを含有する本発明の治療用組成物は、トランスフェクション、即ち、動物（例えば、ヒト）細胞へのＤＮＡの取り込みにおける補助に使用できる（Boussif,O.、Proceedings of the National Academy of Sciences、92:7297-7301（1995）；Zantaら Bioconjugate Chem. istry、8:839-844（1997））。
本発明の治療用組成物は、例えば、固体、液体、懸濁液、又はエマルジョンでもよい。好ましい本発明の治療用組成物は、例えば、腫瘍内又は静脈内注射可能な形状である。他の本発明の治療用組成物の他の投与方法として、治療用組成物の状態に応じて、経口投与、（皮膚への）局所的投与、非経口投与、静脈内、鼻腔内、眼（球）内、頭蓋内又は腹腔内注射等の当分野で公知の方法が挙げられるが本発明を限定するものではない。
使用される治療薬の種類に応じて、本発明の治療用組成物は、嚢胞性線維症、ゴーシェ病、筋ジストロフィー、ＡＩＤＳ、癌（例えば、多発性骨髄腫、白血病、メラノーマ、及び卵巣癌）、心臓血管障害（例えば、進行性心不全、再狭窄、及び血友病）、並びに神経障害（例えば、脳損傷）等の遺伝性又は後発性障害の治療のために、種々の治療用方法（例えばＤＮＡワクチン、抗生物質、抗ウィルス剤）において使用できる。
本発明の治療方法は、本発明の治療用組成物の治療有効量を投与してもよい。当業者に認識される治療有効量は、個々のケース毎に決定される。考えられる因子としては、治療される障害及び障害を患っている治療対象の物理的性質が挙げられるが本発明を限定するものではない。
本発明は又、農業的用途を有する少なくとも１の生物活性な化合物、及び本発明の直鎖状シクロデキストリン修飾ポリマー又は直鎖状酸化シクロデキストリン修飾ポリマーを含有する組成物に関する。農業的に生物活性な化合物として公知のものが挙げられる。例えば、適切な農業的生物活性な化合物として、殺真菌薬、除草剤、殺虫剤、及びカビ駆除剤が挙げられるが本発明を限定するものではない。
本発明は上記で一般的に述べられたが、更に下記実施例を参照して容易に理解される。尚、下記実施例は単に本発明の具体例であり、本発明を限定するものではない。
実施例１
改質ＣＤを担持することによるＣＤ−ｂ（分岐状）ＰＥＩの合成及び特徴
Figure 2005518470
分岐状ＰＥＩ25000（２９５．６ｍｇ、Aldrich社製）及び６−モノトシル−β−シクロデキストリン（２．２８７ｇ、Cyclodextrin Technologies Development Inc.社製）を１００ｍＬの種々のＨ2Ｏ／ＤＭＳＯ溶媒混合物に溶解した（表１）。得られた混合物を７０℃で７２時間攪拌した。溶液は、薄い黄色に変色した。次に溶液を商品名「Spectra/Por MWCO 10000」膜へ移し、水に対して６日間透析した。その後水を凍結乾燥により除去し、薄く着色した固体を得た。シクロデキストリン／ＰＥＩ割合を、1Ｈ−ＮＭＲ（Varian社製、３００ＭＨｚ、Ｄ2Ｏ）のプロトン積算値に基づいて計算した：δ５．０８ｐｐｍ（s br.、ＣＤのＣ1Ｈ）、３．３−４．１ｐｐｍ（m br.、ＣＤのＣ2Ｈ−Ｃ6Ｈ）、２．５−３．２ｐｐｍ（m br.、ＰＥＩのＣＨ2）。
ＰＥＩ上に担持されたシクロデキストリンは、反応混合物中の水量が減少すると増加することが認められた（表１）。
Figure 2005518470
実施例２
ｌ（直鎖状）ＰＥＩ−ＣＤの合成
Figure 2005518470
低担持：直鎖状ＰＥＩ（５０ｍｇ、Polysciences Inc.社製、ＭＷ２５０００）を乾燥ＤＭＳＯ（５ｍＬ）中に溶解した。シクロデキストリンモノトシレート（１８９ｍｇ、７５ｅｑ．、Cyclodextrin Technologies Development Inc.社製）を上記溶液へ加えた。溶液をアルゴン雰囲気下７０−７２℃で４日間攪拌した。次にこの溶液を水中で６日間透析した（合計透析容量約５０ｍＬ、商品名「Spectra/Por 7 MWCO 25000」膜）。凍結乾燥後に、ｌＰＥＩ−ＣＤ（４６ｍｇ）を得た。1Ｈ−ＮＭＲ（Bruker社製、機器名AMX、５００ＭＨｚ、Ｄ2Ｏ）δ５．０９（s br.、ＣＤのＣ1）、３．５８−４．００（m br.、ＣＤのＣ2−Ｃ6）、２．９８（m br.、ＰＥＩ）。８．８％のＰＥＩ繰り返し単位がＣＤと（共役）結合した。
高担持：直鎖状ＰＥＩ（５０ｍｇ、Polysciences Inc.社製、ＭＷ２５０００）を乾燥ＤＭＳＯ（１０ｍＬ）中に溶解した。シクロデキストリンモノトシレート（７７３ｍｇ、３００ｅｑ．、Cyclodextrin Technologies Development Inc.社製）を上記溶液へ加えた。溶液をアルゴン雰囲気下７０−７２℃で４日間攪拌した。次にこの溶液を水中で６日間（商品名「Spectra/Por 7 MWCO 25000」膜）透析した（合計透析容量約５０ｍＬ）。透析バッグ中に沈殿物が観察された。沈殿物（未反応ＣＤ−モノトシレート）を０．２μＭシリンジフィルタを使用して除去し、ろ液（filtrant）を25000MWCO膜で更に２４時間透析した。ｌＰＥＩ−ＣＤ（７５ｍｇ）を凍結乾燥後に得た。1Ｈ−ＮＭＲ（Bruker社製、機器名AMX、５００ＭＨｚ、Ｄ2Ｏ）δ５．０９（s br.、ＣＤのＣ1）、３．５８−４．００（m br.、ＣＤのＣ2−Ｃ6）、２．９８（m br.、ＰＥＩ）。１１．６％のＰＥＩ繰り返し単位がＣＤと（共役）結合した。
実施例３
改質ＣＤを担持することによるＣＤ−ｌＰＥＩの合成及び特徴
Figure 2005518470
直鎖状ＰＥＩ25000（５００ｍｇ、Polysciences Inc.社製）及び６−モノトシル−β−シクロデキストリン（３．８６８ｇ、Cyclodextrin Technologies Development Inc.社製）を３６ｍＬのＤＭＳＯに溶解した。得られた混合物を７０℃で６日間攪拌した。溶液は、薄い黄色に変色した。次に溶液を商品名「Spectra/Por MWCO 10000」膜へ移し、水に対して６日間透析した。その後水を凍結乾燥により除去し、薄く着色した固体を得た。シクロデキストリン／ＰＥＩ割合を、1Ｈ−ＮＭＲ（Varian社製、３００ＭＨｚ、Ｄ2Ｏ）のプロトン積算値に基づいて計算した：δ５．０８ｐｐｍ（s br.、ＣＤのＣ1Ｈ）、３．３−４．１ｐｐｍ（m br.、ＣＤのＣ2Ｈ−Ｃ6Ｈ）、２．５−３．２ｐｐｍ（m br.、ＰＥＩのＣＨ2）。この実施例では、シクロデキストリン／ＰＥＩ割合は８．４だった。
実施例４
ＣＤ−ＰＥＩのプラスミドとの配合：ＡＤ−ＰＥＧ材料での塩安定化
プラスミドＤＮＡ（ｐＧＬ３−ＣＶ、ＳＶ４０プロモーターで制御しているルシフェラーゼ遺伝子含有プラスミド）の０．５ｍｇ／ｍＬ水溶液を調製した。分岐状ＣＤ−ＰＥＩの２．０ｍｇ／ｍＬ水溶液を調製した。ＡＤ−ＰＥＧ5000の１０ｍｇ／ｍＬ及び１００ｍｇ／ｍＬ水溶液を調製した（詳細は、米国特許出願第１０／０２１３１２号、２００１年１２月１９日出願の実施例２２−２８参照）
ＡＤ−ＰＥＧ5000の所定量を６μＬの分岐状ＣＤ−ＰＥＩと混合することにより、ポリプレックスを調製した。次にこのポリマー溶液を６μＬのＤＮＡ溶液へ添加した。
ポリプレックス溶液を光散乱測定用キュベットへ移した。１．６ｍＬのＰＢＳ（１５０ｍＭ）を添加し、塩添加直後に粒子サイズをゼータパルス動的光散乱光度計（Brookhaven Instruments社製）を使用して１０分間測定した。結果を図１に示す。
ＣＤ−ＰＥＩのオリゴとの配合：塩のＡＤ−ＰＥＧとの安定化
オリゴＤＮＡ（ＦＩＴＣ−オリゴ）の０．５ｍｇ／ｍＬ水溶液を調製した。分岐状ＣＤ−ＰＥＩの２．０ｍｇ／ｍＬ水溶液を調製した。ＡＤ−ＰＥＧ5000の１０ｍｇ／ｍＬ及び１００ｍｇ／ｍＬ水溶液を調製した。
ＡＤ−ＰＥＧ5000の所定量を６μＬの分岐状ＣＤ−ＰＥＩと混合することにより、ポリプレックスを調製した。次にこのポリマー溶液を６μＬのＤＮＡ溶液へ添加した。
ポリプレックス溶液を光散乱測定用キュベットへ移した。１．６ｍＬのＰＢＳ（１５０ｍＭ）を添加し、塩添加直後に粒子サイズをゼータパルス動的光散乱光度計（Brookhaven Instruments社製）を使用して１０分間測定した。結果を図２に示す。
実施例５
in vitroでのプラスミドトランスフェクション
ＰＣ３細胞を２４−ウェルプレート中に２００，０００細胞／ｍＬでプレートした。２４時間後、５：１重量割合で分岐状ＣＤ−ＰＥＩと複合化した３μｇ／ウェルのｐＥＧＦＰ−Ｌｕｃ（プロモーターで制御しているＥＧＦＰ−Ｌｕｃ融合遺伝子を含むプラスミド）で細胞をトランスフェクションした。（それぞれのウェルでは、トランスフェクション混合物を６０μＬの水中で調製し、次に１ｍＬのＯｐｔｉＭＥＭ（血清フリー媒体、Life Technologies社から購入）を溶液へ添加した。最終溶液を次に細胞へ移した。）トランスフェクションの４時間後、媒体を除去し、５ｍＬの完全媒体と交換した。トランスフェクションの４８時間後、細胞をＥＧＦＰ発現のフローサイトメトリにより分析した。分析された細胞の２５％で、ＥＧＦＰ発現が観察された。
分岐状ＣＤ−ＰＥＩによるオリゴデリバリー
ＰＣ３細胞を６−ウェルプレート中に３００，０００細胞／ウェルでプレートした。２４時間後、５：１重量割合で分岐状ＰＥＩ（修飾及び非修飾）又は分岐状ＣＤ−ＰＥＩと複合化した３μｇ／ウェルのＦＩＴＣ−オリゴで細胞をトランスフェクションした。トランスフェクションの１５分後、細胞をＰＢＳで洗浄し、トリプシン処理し、蛍光性オリゴの取り込みをフローサイトメトリにより分析した。分析された細胞の２５％で、ＥＧＦＰ発現が観察された。結果を図３に示す。
種々のＣＤ−ＰＥＩポリマーのトランスフェクション効率
ＰＣ３細胞を下記に列挙した数種のＣＤ−ＰＥＩポリマーでトランスフェクションした。
Figure 2005518470
用語を下記の通り定義する：ｂ−ＰＥＩ２０００−ＣＤ−Ｌは、２０００ＭＷの分岐状ＰＥＩへグラフトされたシクロデキストリンである。先頭部分の「ｌ」は、直鎖状ＰＥＩ基質を表す。「Ｌ」及び「Ｈ」は、「軽」及び「重」グラフトされたポリマー（それぞれのエチレンイミン／ＣＤ割合は、最右欄に記載されている。）を表す。ＣＤ−ＰＥＩポリマーを実施例１に記載されたプロトコルに従って調製した。
ＰＣ３細胞を６−ウェルプレート中に２００，０００細胞／ｍＬでプレートした。２４時間後、１ｍＬのＯｐｔｉｍｅｍ中でＣＤ−ＰＥＩポリマーと１５Ｎ／Ｐ（ポリマー窒素のＤＮＡホスフェートに対する割合）で複合化した３μｇのｐＥＧＦＰ−Ｌｕｃプラスミドのプラスミドと細胞をトランスフェクションした。トランスフェクションの５時間後、４ｍＬの完全媒体をそれぞれのウェルへ添加した。細胞をトリプシン処理し、収集し、トランスフェクションの４８時間後のＥＧＦＰ発現をフローサイトメトリにより分析した。結果を図４に示す。分子量が増加するに伴い高いトランスフェクション効率が観察された。直鎖状−ＰＥＩ−ベースの複合体は、分岐状−ＰＥＩ−ベースの複合体よりもより高い効率でトランスフェクションした。
実施例６
in vitroでのＣＤ−ＰＥＩの毒性
ＰＣ３細胞を９６−ウェルプレート中に６０，０００細胞／ｍＬでプレートした（ウェル当たり０．１ｍＬ）。２４時間後、媒体中のポリマー溶液を第３のコラムへ添加し、逐次的に数列にわたって希釈した。細胞を２４時間インキュベートし、その後ＰＢＳで洗浄し、ウェル当り５０μＬのＭＴＴ（ＰＢＳ中２ｍｇ／ｍＬ）を添加し、ウェル当り１５０μＬの完全媒体を添加した。そのウェルを４時間インキュベートした。次に溶液を除去し、１５０μＬのＤＭＳＯを添加した。次に吸光度を５４０ｎｍで測定した。分岐状ＣＤ−ＰＥＩの結果を図５に示した。
種々のＣＤ−ＰＥＩポリマーの毒性。マンノシル化ＰＥＩ（Ｍａｎ−ＪＥＴ−ＰＥＩ）との比較
ＰＣ３細胞中のシクロデキストリン−グラフト化ｌＰＥＩ及びｂＰＥＩポリマーのＩＣ50をＭＴＴアッセイで測定した。比較として、マンノシル化ＰＥＩ（ｍａｎ−ＪＥＴ−ＰＥＩ）のＩＣ50を親ＰＥＩ（ＪＥＴ−ＰＥＩ、Polyplus Transfections社製、Illkirch、フランス国）と共に、比較用に測定した。ＩＣ50値は下記の通りに決定した。
ＰＣ３細胞を２４時間９６−ウェルプレート中に６０，０００細胞／ｍＬでプレートした（ウェル当たり０．１ｍＬ）。ポリマーを第３のコラムへ完全に添加し、逐次的に数列にわたって希釈した。２４時間後、細胞をＰＢＳで洗浄し、ウェル当り５０μＬのＭＴＴ（ＰＢＳ中２ｍｇ／ｍＬ）を添加し、１５０μＬの完全媒体を添加した。４時間のインキュベーション後に媒体を除去し、１５０μＬのＤＭＳＯを添加した。吸光度を５４０ｎｍで測定した。
ＩＣ50値を下記表に示す。ポリマーは第１欄でペアで示した（親ポリマー及び修飾ポリマー）。それぞれポリマーのＩＣ50値は第２欄にμｇ／ｍＬで記載した。第３欄は、サッカリドグラフトによる毒性の減少を示し、それは親のＰＥＩ ＩＣ50値で除した修飾ＰＥＩＩＣ50値から計算される。シクロデキストリン−グラフト化ＰＥＩはPolyplus社製マンノシル化ＰＥＩのそれの４０倍以上のＩＣ50値を有する。更に、高いグラフト密度は、親ポリマーに対する許容性（tolerability）を更に増加させる（９０〜倍ｖｓ．２０倍）。
Figure 2005518470
実施例７
分岐状ＣＤ−ＰＥＩによるＤＮＡのin vivoデリバリー
Ｂａｌｂ−Ｃマウスへ、２００μｇのｐＧＬ３−ＣＶ（１５：５：１＝ＡＤ−ＰＥＧ：ＣＤ−ＰＥＩ：ｐＧＬ３−ＣＶの重量割合）を含有するＰＥＧ化ＣＤ−ＰＥＩポリプレックスを門脈注射により注射した。マウスを麻酔し、ルシフェリンを注射し、注射の４．５時間後Xenogen社製カメラを使用してイメージデータを撮った。図６の光の放射で表されるように、ルシフェラーゼ発現が肝臓中で観察された。
実施例８
in vitroでのガラクトシル化したＣＤ−ＰＥＩの肝臓ガン細胞へのトランスフェクション
ＣＤ−ＰＥＩベースのポリプレックス（α−ルシフェラーゼプラスミドを含有する）を、ＡＤ−ＰＥＧ5000−ガラクトース（アダマンタン−ポリエチレングリコール−ガラクトース）又はＡＤ−ＰＥＧ5000をポリプレックスの形成中に添加することにより、ＰＥＧ−ガラクトース及びＰＥＧにより修飾した（アダマンタン複合体及びその包接化合物の詳細については、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ０２／４９６７６号参照）。ＡＤ−ＰＥＧ5000−ガラクトース又はＡＤ−ＰＥＧ5000からのアダマンタンは、シクロデキストリンと包接化合物を形成し、ＰＥＧ−ガラクトース又はＰＥＧ、それぞれで粒子の表面を改質した。これらポリプレックスをＨｅｐＧ２細胞（アシアロ糖蛋白受容体を発現する肝臓ガン細胞）へ曝した。ガラクトースにより修飾されたポリプレックスは、図７に示すようにルシフェラーゼ発現の１０〜倍増加を示し、ガラクトース−介在性取り込みによるトランスフェクションの増加を示した。
実施例９
トランスフェクション効率に対するＣＤ−ｂＰＥＩシクロデキストリン担持効果の測定
ＰＣ３細胞をトランスフェクションの２４時間前に２４−ウェルプレート中に５０，０００細胞／ウェルでプレートした。トランスフェクション直前に、それぞれウェル中の細胞を、ポリプレックス（実施例１記載の通り合成されたポリカチオンと１０Ｎ／Ｐで複合されたＤＮＡ１μｇ）を含有する２００μＬのOptimem（Invitrogen社製）の添加前にＰＢＳで１回リンスした。４時間後、トランスフェクション媒体を吸引し、１ｍＬの完全媒体で交換した。更に２４時間後、細胞をＰＢＳで洗浄し、１００μＬの細胞溶解バッファ「Cell Culture Lysis Buffer」（Promega社製、Madison、ＷＩ）を添加してリンスした。細胞溶解産物のルシフェラーゼ活性を、Promega社製ルシフェラーゼアッセイ試薬を使用して分析した。軽ユニットを１０秒間、光度計（機器名「Monolight 3010C」、Becton Dickinson社製）でインテグレートした。ＰＥＩ：ＣＤ割合が１０を超える高いトランスフェクションが観察された（図８参照）。
細胞毒性に対するＣＤ−ｂＰＥＩシクロデキストリン担持効果の測定
ＰＣ３細胞を２４時間に９６−ウェルプレート中に５，０００細胞／ウェルでプレートした。ポリマーを第３カラムへ添加し、逐次的に数列にわたって希釈した。更に２４時間後、細胞をＰＢＳで洗浄し、ウェル当り５０μＬのＭＴＴ（ＰＢＳ中２ｍｇ／ｍＬ）を添加し、１５０μＬの完全媒体を添加した。媒体を３７℃で４時間インキュベート後除去し、１５０μＬのＤＭＳＯを添加してホルマザン結晶を溶解した。吸光度を５４０ｎｍで測定し細胞存続を測定した。全ての実験を３回行って平均した。平均吸光度をポリマー濃度に対してプロットし、ＩＣ50値を直線的な吸光度領域中での補間法により決定した。ポリマーの許容性は、更にＣＤがｂＰＥＩ上にグラフトされるに従い増加した（図９参照）。
実施例１０
細胞毒性に対するＣＤ−ｌＰＥＩシクロデキストリン担持効果の測定
ＰＣ３細胞（８．４ＰＥＩ：ＣＤ、実施例３で記載された合成法）に対するＣＤ−ｌＰＥＩポリマーのＩＣ50を実施例９の操作に従い測定し、親ｌＰＥＩポリマーのＩＣ50と比較した。ＣＤ−ｌＰＥＩ（２２０μｇ／ｍＬ）のＩＣ50は、ｌＰＥＩのＩＣ50（１５μｇ／ｍＬ）より１５倍大きかった。
ＣＤ−ｌＰＥＩを使用したトランスフェクション効率に対するクロロキン効果の測定
ＰＣ３細胞を６−ウェルプレート中に２５０，０００細胞／ウェルでプレートした。２４時間後、１ｍＬのＯｐｔｉｍｅｍ中でポリマーとＮ／Ｐで組み合わせた（幾つかのサンプルは、２００μＭクロロキンを含有するＯｐｔｉｍｅｍを添加した。）５μｇのｐＥＧＦＰ−ｌｕｃプラスミドで、細胞をトランスフェクションした。トランスフェクション４時間後に媒体を除去し、５ｍＬの完全媒体で置換した。細胞をＰＢＳで洗浄し、トリプシン処理し、トランスフェクション後４８時間でＥＧＦＰ発現をフローサイトメトリにより分析した。シクロデキストリンのｌＰＥＩ上への８．４ＰＥＩ：ＣＤでのグラフトは、トランスフェクション効率に影響しなかった。結果を図１０に示す。
実施例１１
ＣＤ−ｂＰＥＩ及びＣＤ−ｌＰＥＩ−ベースの粒子の形成
同量のポリカチオン（水又はＤ５Ｗ中に溶解）をＤＮＡ（０．１ｍｇ／ｍＬ水）へ添加した。ポリマー窒素のＤＮＡに対するホスフェート割合（Ｎ／Ｐ）は、ポリカチオン溶液の濃度を変えることで変化できた。
ＣＤ−ｂＰＥＩ粒子の電子顕微鏡写真
ポリプレックスは上記記載のＣＤ−ｂＰＥＩ（１２．６ＰＥＩ：ＣＤ割合）を使用して１０Ｎ／Ｐで配合した。５μＬのポリプレックスを４００メッシュ炭素コート銅グリッドへ４５秒供給し、その後過剰の液体をフィルタで吸い取って除去した。吸い取る前に、サンプルを２％酢酸ウラニルで４５秒間、負に染色した。サンプルが担持される直前に４００メッシュ炭素コート銅グリッドをグロー放電した。図１１に示す写真は、８０ｋＶで操作したPhilips社製２０１電子顕微鏡を使用して記録した。
粒子サイズ並びにＣＤ−ｂＰＥＩ及びＣＤ−ｌＰＥＩ粒子
上記記載のＣＤ−ｂＰＥＩ（１２．６ＰＥＩ：ＣＤ割合）を使用して、粒子を１０Ｎ／Ｐで形成し、次に水１．２ｍＬを添加して希釈した。粒子サイズをゼータパルス動的光散乱光度計（Brookhaven Instrument Corporation社製）を使用して測定した。それぞれのサンプルについて３回測定し、その平均サイズを記載した。
Figure 2005518470
ＣＤ−ｂＰＥＩ及びＣＤ−ｌＰＥＩ粒子のＡＤ−ＰＥＧ添加による塩安定化
上記記載のとおり粒子を形成し、次にＰＢＳを１．２ｍＬ添加して希釈した。粒子サイズを１０分間毎分ゼータパルス動的光散乱光度計を使用して検知した。サンプルを３回測定して、それぞれの時点で平均サイズとしたデータを記録した。ＡＤ−ＰＥＧの添加は、塩誘起性凝集に対するＣＤ−ｂＰＥＩ及びＣＤ−ｌＰＥＩ粒子の安定化を助けた。一方、ＡＤ−ＰＥＧをｂＰＥＩ及びｌＰＥＩ粒子へ添加しても、塩誘起性凝集に影響を与えなかった。結果を図１２に示す。
実施例１２
ＣＤ−ｂＰＥＩ及びＣＤ−ｌＰＥＩ粒子によるオリゴヌクレオチドデリバリー
ＰＣ３細胞を６−ウェルプレート中に２，０００，０００細胞／ウェルでプレートした。２４時間後、ポリカチオンと１０Ｎ／Ｐで複合化した蛍光（フルオレセイン）ラベル化オリゴヌクレオチド５μｇと細胞をトランスフェクションした。１５分後、細胞をＰＢＳ、セルスクラブバッファで洗浄し、トリプシン処理し、ポリプレックスの取り込みをフローサイトメトリで分析した。ＣＤ−ｂＰＥＩ（１２．６ＰＥＩ：ＣＤ）及びＣＤ−ｌＰＥＩ（８．４ＰＥＩ：ＣＤ）はオリゴ（ヌクレオチド）を培養細胞へデリバリーするための効率が良かった。結果を図１３に示す。
実施例１３
ＣＤ−ｌＰＥＩ及びＣＤ−ｂＰＥＩポリマーのin vivo許容性
メス、Ｂａｌｂ／ＣマウスへＣＤ−ｌＰＥＩベース及びＣＤ−ｂＰＥＩベースのポリプレックスを、容量０．４ｍＬ（Ｄ５Ｗベースの溶液）、注入速度〜０．２ｍｌ／１５秒で静脈内注射した。注射２４時間後に動物を犠牲にし、血液をトランスアミナーゼ、クレアチニン、血小板及び白血球の分析用に採取した。
Figure 2005518470
ＣＤ−ｂＰＥＩの最大許容投薬量は９ｍｇ／ｋｇであった（２０ｇマウスに対し、０．１ｍｇＤＮＡ／ｍＬ投薬量）。０．２ｍｇＤＮＡ／ｍＬ投薬量で、全ての動物は生存したが、血小板数は減少した。
ＣＤ−ｌＰＥＩの最大許容投薬量は３６ｍｇ／ｋｇ以上であった（２０ｇマウスに対し、０．３ｍｇＤＮＡ／ｍＬ投薬量）。血小板の減少又は肝臓酵素濃度の上昇のいずれも見られなかった。更に、全ての動物は最も高い注入投薬量でも生存した。
比較として、ｌＰＥＩのＬＤ50は〜３−４ｍｇ／ｋｇであった（ｌＰＥＩと１０Ｎ／Ｐで複合化したＤＮＡを５０μｇ注入するとＢａｌｂ／Ｃマウスの５０％が死亡した；Cholletら、J of Gene Medicineｖ４：８４−９１（２００２））。
異種（xenograph）腫瘍へ注入されたＣＤ−ｌＰＥＩポリプレックスのIn vivo発現
ＣＤ−ｌＰＥＩ粒子をＮｅｕｒｏ２ａ腫瘍罹患マウスの腫瘍中へ注入した（マウス当りＣＤ−ｌＰＥＩと１０Ｎ／Ｐで複合化したＤＮＡを１２０μｇ）。４８時間後、腫瘍を摘出し、ホモジナイズし、ルシフェラーゼ発現を分析した。平均発現は２５００ＲＬＵ／ｍｇ組織であった。
実施例１４
ガラクトース−ｂＰＥＩの合成
Figure 2005518470
プロトコル：
ａ．トシル−ガラクトースの合成：
ｐ−トルエンスルホン酸クロライド（５．８ｇ、３０．５ｍｍｏｌ、Acros社製）の無水ピリジン（１０ｍＬ）溶液をＤ−ガラクトース（５ｇ、２７．８ｍｍｏｌ、Aldrich社製）の無水ピリジン（５０ｍＬ）溶液へ０°Ｃで滴下した。溶液を４時間室温で攪拌した。次に反応混合物をＭｅＯＨ（２ｍＬ）でクエンチし、７５ｍＬのＣＨＣｌ3で希釈し、氷−冷水（５０ｍＬ）で２回洗浄した。有機相を減圧乾燥した。残渣を水−アセトニトリルの０〜５０％勾配溶離剤を使用してＣ８逆相カラムクロマトグラフィーにかけた。フラクションは、ＵＶ１６８検知器、蒸発光散乱検出器（ＥＬＳ）及びアセトニトリル／Ｈ2Ｏ勾配を溶離剤として０．７ｍＬ／ｍｉｎ流速で使用したＣ１８逆相カラム（Alltech社製）を備えたBeckman Coulter社製、システムＧｏｌｄＨＰＬＣシステムで分析した。適切なフラクション部分を集めて蒸発乾固した。この操作でトシル−ガラクトースを得たことを、質量分析計（エレクトロスプレーイオン化：３５７．１［Ｍ＋Ｎａ］+、６９０．７［２Ｍ＋Ｎａ］+）で確認した。
ｂ．異なるガラクトースを担持されたガラクトース−ｂＰＥＩの合成
低担持：分岐状ＰＥＩ25000（６４．９ｍｇ、０．００２６ｍｍｏｌ、Aldrich社製、ＭＷ２５０００）及びトシル−ガラクトース（１３ｍｇ、０．０３９ｍｍｏｌ）を２２ｍＬのＨ2Ｏ／ＤＭＳＯ（５／９５）中に溶解した。溶液を７０℃で３日間攪拌した。次に溶液を商品名「Spectra/Por MWCO 10000」膜へ移し、水で６日間透析した。その後水を凍結乾燥により除去し、薄く着色した固体を得た。ガラクトース／ＰＥＩ割合を1Ｈ−ＮＭＲ（Varian社製、３００ＭＨｚ、Ｄ2Ｏ）のプロトン積算値に基づいて計算した。
高担持：分岐状ＰＥＩ25000（６４．９ｍｇ、０．００２６ｍｍｏｌ、Aldrich社製、ＭＷ２５０００）及びトシル−ガラクトース（１３０ｍｇ、０．３９ｍｍｏｌ）を２２ｍＬのＨ2Ｏ／ＤＭＳＯ（５／９５）中に溶解した。溶液を７０℃で３日間攪拌した。次に溶液を商品名「Spectra/Por MWCO 10000」膜へ移し、水で６日間透析した。その後水を凍結乾燥により除去し、薄く着色した固体を得た。ガラクトース／ＰＥＩ割合を1Ｈ−ＮＭＲ（Varian社製、３００ＭＨｚ、Ｄ2Ｏ）のプロトン積算値に基づいて計算した。
実施例１５
ガラクトース−ｌＰＥＩの合成
Figure 2005518470
プロトコル：
低担持：直鎖状ＰＥＩ25000（１００ｍｇ、０．００４ｍｍｏｌ、Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ、ＭＷ２５０００）及びトシル−ガラクトース（２０ｍｇ、０．０６ｍｍｏｌ）を７．２ｍＬのＤＭＳＯ中に溶解した。溶液を７０℃で６日間攪拌した。次に溶液を商品名「Spectra/Por MWCO 10000」膜へ移し、水で６日間透析した。その後水を凍結乾燥により除去し、薄く着色した固体を得た。ガラクトース／ＰＥＩ割合を1Ｈ−ＮＭＲ（Varian社製、３００ＭＨｚ、Ｄ2Ｏ）のプロトン積算値に基づいて計算した。
高担持：直鎖状ＰＥＩ25000（１００ｍｇ、０．００４ｍｍｏｌ、Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ、ＭＷ２５０００）及びトシル−ガラクトース（２００ｍｇ、０．６ｍｍｏｌ）を７．２ｍＬのＤＭＳＯ中に溶解した。溶液を７０℃で６日間攪拌した。次に溶液を商品名「Spectra/Por MWCO 10000」膜へ移し、水で６日間透析した。その後水を凍結乾燥により除去し、薄く着色した固体を得た。ガラクトース／ＰＥＩ割合を1Ｈ−ＮＭＲ（Varian社製、３００ＭＨｚ、Ｄ2Ｏ）のプロトン積算値に基づいて計算した。
上記記載の全ての資料及び刊行物は、ここで資料として使用する。
当業者は、通常の実施において、ここに記載された本発明の特定の態様の多くの均等物を認識し、確認できる。これらの均等物は本発明の範囲内である。
ＣＤ−ＰＥＩとプラスミドの配合及びＡＤ−ＰＥＧの塩誘起性凝集に対する効果を示す。ＡＤ−ＰＥＧ（アダマンタン−ポリエチレングリコール複合体）は、ＣＤ−ＰＥＩに対し３：１（重量）割合でポリプレックスと混合された場合、塩誘起性凝集に対しＣＤ−ＰＥＩポリプレックスを安定化できることが示された。一方、ＣＤ−ＰＥＩに対し１０：１（重量）割合までＰＥＧを添加しても、ポリプレックスの塩安定性には影響しなかった。 ＣＤ−ＰＥＩとのオリゴ形成及びＡＤ−ＰＥＧの塩安定化に対する効果を示す。ＡＤ−ＰＥＧは、ＣＤ−ＰＥＩに対し２０：１（重量）割合でポリプレックスと混合された場合、塩誘起性凝集に対しＣＤ−ＰＥＩポリプレックスを安定化することが示された。一方、ＣＤ−ＰＥＩに対し２０：１（重量）割合までＰＥＧを添加しても、ポリプレックスの塩安定性には影響しなかった。 ポリマー性デリバリー媒体を使用した培養細胞へのオリゴヌクレオチドデリバリーのトランスフェクション効率を比較する。 異なるＣＤ−ＰＥＩキャリアを使用したin vitroトランスフェクションレベルを示す。 ＰＥＩでトランスフェクションした核酸のＩＣ50が、β−シクロデキストリンの重グラフトにより２ケタの大きさで増加する程度を示す。 マウス肝臓中のトランスフェクションした核酸の発現を示す。 ルシフェラーゼ遺伝子を含有するガラクトース標的ＣＤ−ＰＥＩポリマーベース粒子で、肝臓ガン細胞をトランスフェクションした実験結果を示す。 ＣＤ−ｂＰＥＩのＣＤ担持とトランスフェクション効率との間の関係を示す。 ＣＤ−ｂＰＥＩのＣＤ担持と毒性との間の関係を示す。 ＣＤ−ｂＰＥＩ及びＣＤ−ｌＰＥＩのトランスフェクション効率、並びにそれらのポリマーのトランスフェクションに対するクロロキンの効果を比較する。 ＣＤ−ＰＥＩ粒子の光学電子顕微鏡写真を示す。 ＡＤ−ＰＥＧでの粒子修飾による、塩誘起性凝集に対するＣＤ−ＰＥＩ粒子の安定化を示す。 ＣＤ−ＰＥＩ粒子を使用したトランスフェクションの効果を示す。

Claims (29)

  1. シクロデキストリン成分に結合しているポリ（エチレンイミン）を含有するポリマー。
  2. ポリ（エチレンイミン）は分岐状ポリマーである請求項１のポリマー。
  3. ポリ（エチレンイミン）は直鎖状ポリマーである請求項１のポリマー。
  4. シクロデキストリン成分はポリ（エチレンイミン）に共有結合している請求項１のポリマー。
  5. ポリ（エチレンイミン）は、シクロデキストリンと包接化合物を形成するゲスト成分に共有結合しており、炭水化物成分はシクロデキストリンとゲスト成分との包接化合物を介してポリ（エチレンイミン）へ結合している請求項１のポリマー。
  6. ポリマーは下記式の構造を有する請求項１のポリマー：
    Figure 2005518470
     但し、Ｒはそれぞれの場合に独立して、Ｈ、低級アルキル、シクロデキストリン成分を含む成分；又は
    Figure 2005518470
     但し、ｍはそれぞれの場合に独立して、１０を超える整数を表す。
  7. ポリマー中のエチレンイミンユニットのシクロデキストリン成分に対する割合は、約４：１〜２０：１である請求項１のポリマー。
  8. ポリマー中のエチレンイミンユニットのシクロデキストリン成分に対する割合は、約９：１〜２０：１である請求項１のポリマー。
  9. ポリマーは下記式の構造を有するポリマー：
    Figure 2005518470
     但し、Ｒはそれぞれの場合に独立して、Ｈ、低級アルキル、炭水化物成分を含む成分；又は
    Figure 2005518470
     但し、ｍはそれぞれの場合に独立して、１０を超える整数を表し；
    Ｒの約３〜１５％は、ガラクトース又はマンノース成分以外の炭水化物成分を含む成分を表す。
  10. 炭水化物成分はシクロデキストリン成分を含む請求項９のポリマー。
  11. 炭水化物成分は、本質的にシクロデキストリン成分から構成される請求項９のポリマー。
  12. Ｒの約３〜２５％は、シクロデキストリン成分を含む成分を表す請求項９のポリマー。
  13. 請求項１のポリマー、及び核酸を含有する組成物。
  14. 細胞を請求項１３の組成物と接触させることを含む、核酸で細胞をトランスフェクションする方法。
  15. 請求項１のポリマー、及び核酸で細胞をトランスフェクションするためにそのポリマーを核酸と組み合わせる使用説明書を含有するキット。
  16. 請求項１のポリマーを販売する流通網を設け、病状治療用にポリマーを使用するために患者又は医師へ使用説明資料を与えることを含む、製薬ビジネス実施方法。
  17. 請求項１５のキットを販売する流通網を設け、病状治療用にキットを使用するために患者又は医師へ使用説明資料を与えることを含む、製薬ビジネス実施方法。
  18. 請求項９のポリマー及び核酸を含有する組成物。
  19. 細胞を請求項１８の組成物と接触させることを含む核酸で細胞をトランスフェクションする方法。
  20. 請求項９のポリマー、及び核酸で細胞をトランスフェクションするためにそのポリマーを核酸と組み合わせる使用説明書を含有するキット。
  21. 請求項９のポリマーを販売する流通網を設け、病状治療用にポリマーを使用するために患者又は医師へ使用説明資料を与えることを含む、製薬ビジネス実施方法。
  22. 請求項２０のキットを販売する流通網を設け、病状治療用にキットを使用するために患者又は医師へ使用説明資料を与えることを含む、製薬ビジネス実施方法。
  23. 請求項１のポリマーを含有し、直径が５０〜１０００ｎｍである粒子。
  24. 更に核酸を含有する請求項２３の粒子。
  25. 更にシクロデキストリン成分との包接化合物を介して上記ポリマーと結合されているポリエチレングリコール鎖を含有する請求項２３の粒子。
  26. 請求項１０のポリマーを含有し、直径が５０〜１０００ｎｍである粒子。
  27. 更に核酸を含有する請求項２６の粒子。
  28. 更にシクロデキストリン成分との包接化合物を介して上記ポリマーと結合されているポリエチレングリコール鎖を含有する請求項２６の粒子。
  29. 炭水化物成分と結合されている直鎖状ポリ（エチレンイミン）を含有するポリマー。

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